JP2004531396A

JP2004531396A - Refractory plug or brick for injecting gas into molten metal

Info

Publication number: JP2004531396A
Application number: JP2002573171A
Authority: JP
Inventors: ウィロービー，クレイグ; ミルウォード，カバン
Original assignee: ベスビウスクルーシブルカンパニー
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2002-03-19
Publication date: 2004-10-14
Also published as: DE60205350T2; US20040100004A1; WO2002074470A1; AR032983A1; HU228285B1; ATE301014T1; EP1372888A1; BR0208100B1; BR0208100A; TW584615B; RU2277591C2; RU2003127675A; DE60205350D1; PL364828A1; EP1243361A1; KR20030081527A; CA2440404C; HUP0303607A2; CA2440404A1; CN1296157C

Abstract

本発明は、ｉ）溶融金属と接触する面（１１）を除いて、実質的に非多孔質体（９）内に実質的に入れられている多孔質耐火体（２）；ならびに
ii）ガス源から多孔質体（２）にガスを輸送するガス輸送手段（３，５）、を含む、溶融金属と接触する面（１１）により溶融金属にガスを注入するための固体多孔質耐火プラグもしくはレンガに関する。このプラグもしくはレンガは、非多孔質体（１１）が耐火材料から作製され、そして多孔質および非多孔質体（２，１１）が一緒にプレス加工されていることを特徴とする。このプラグもしくはレンガは溶融金属浴に小さな気泡を効率的に、そして確実に注入するのに使用されうる。The invention provides i) a porous refractory body (2) substantially encased within a substantially non-porous body (9), except for a surface (11) in contact with the molten metal;
ii) a solid porous material for injecting gas into the molten metal through a surface (11) in contact with the molten metal, including gas transport means (3, 5) for transporting the gas from the gas source to the porous body (2). For fireproof plugs or bricks. The plug or brick is characterized in that the non-porous body (11) is made of a refractory material and the porous and non-porous bodies (2, 11) are pressed together. The plug or brick can be used to efficiently and reliably inject small bubbles into the molten metal bath.

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は溶融金属にガスを注入するための耐火性プラグもしくはレンガ、ならびに溶融金属にガスを注入するための耐火性プラグもしくはレンガの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスは種々の目的のためにとりべ、ルツボもしくはタンディッシュのような容器中の溶融金属に注入されることが多い。たとえば、ガスは固化生成物の比較的冷たい底部領域を清浄化するために容器の底部に導入され得、たとえば容器が出口を有する底部注出入口の近辺からそれらの生成物を除去する。たとえば製鋼において、タンディッシュにおけるガス気泡の微細なカーテンのゆっくりした注入の使用は混入物除去を助け；その混入物は微細なガス気泡に引き寄せられ、溶融物を通って表面の上方に上昇し、そこではタンディッシュカバーの粉末もしくはフラックスにより従来のように捕捉される。さらにガスは洗浄のために、もしくは熱的にもしくは組成物に溶融物を均一化するために、または溶融物全体にわたって合金添加物を分散するのを助けるために、導入されうる。
【０００３】
通常、不活性ガスが用いられるが、反応性ガスも用いられ得、たとえば溶融組成物もしくはその成分が修飾を必要とするとき、還元もしくは酸化ガスである。たとえば、溶融アルミニウムもしくはアルミニウム合金のような溶融金属に、窒素、塩素、フレオン、六フッ化イオウ、アルゴン等のようなガスを注入し、水素ガス、非金属混入物およびアルカリ金属のような望ましくない成分を除去するのが通例である。溶融金属に添加される反応性ガスは望ましくない成分と化学的に反応して、それらを沈殿物、ドロス、または溶融物の残りから容易に分離されうる不活性ガス化合物のような形態にそれらを変換する。さらに、これらのガス（もしくはその他）はたとえば、鋼、銅、鉄、マグネシウムもしくはそれらの合金とともに使用されうる。
【０００４】
ガス注入操作を効率的に実行するために、ガスは、非常に多数の非常に小さい気泡の形態で、好ましくは受入部（recipient）の底部から、溶融金属に導入されるのが望ましい。ガス気泡の大きさが減少するにつれ、単位容積あたりの気泡の数は増加する。単位容積あたりの気泡の数およびその表面積の増加は予定の操作を実施するのに注入ガスが有効に利用される確率を増加させる。
【０００５】
従来のガス注入の提案は通常、床上に、しかし壁内にも、容器の耐火ライニングに固体多孔質プラグもしくはレンガを設けることを含んでいた。使用に際して、プラグもしくはレンガは気泡の形態でガスの流れを導入する。
【０００６】
たとえば、ガスを溶融金属に導入するための公知の方法は、多孔質セラミック体を有する溶融金属含有容器の部分（好ましくは容器の床）をライニングすることを含む。ガスはセラミック体の金属と接触する面から離れた位置で、多孔質体に導入される。セラミック体を通る通路において、ガスは数多くの小さい、曲がりくねった通路を進み、数多くの気泡が溶融金属に配給される。
【０００７】
通常、ガスをセラミック体に導入するための多岐管として作用する金属ケーシングは多孔質セラミック体を支持する。通常、そのケーシングは軟鋼（アルゴンもしくは窒素のような不活性もしくはわずかに反応性のガスとともに使用するために）もしくはインコネル（非常に反応性の塩素もしくはフレオンとともに使用するために）から作製される。組立てられたセラミック体／ケーシングは低セメントキャスタブルアルミナもしくはレンガのような耐火性材料により、上方面を除くすべての面で囲まれ、支持される。キャスタブルが使用されるとき、これは多孔質体のまわりにその場でキャストされうるか、または高温金属容器のライニング設置の間にその場に固定されるプリキャスト成分から形成されうる。ライニング材料は多孔質体の構造に対して「突合わせ」（”butt up”）している。
【０００８】
上述の構造についての問題は、ケーシングとセラミック体の間、ならびにケーシングと支持キャスタブル／レンガの間で有効なガスシールを維持するのが困難であることである。１つの困難は、金属ケーシングと耐火材料の熱膨張係数がかなり異なる；さらに金属ケーシングは、もし塩素が使用ガスであると攻撃に供される、ために部分的に生じる。もしクラックが進展すると（ここでは、「クラック」という用語は望ましくないガスもれを生じさせるガス分散装置における欠陥をいう）、ガスはクラックによりもれ、そして次のレンガおよび耐火サポートを通って大気に移行することが多い。５０cm以上の耐火材料を通ってのガス移行が可能である。この問題は、設計されたガス気泡表面を通るガスの流れへのガスもれの影響は著しく減少され得、気泡ブロックの有効性が減少され得るので、望ましくない。ある場合には、微細なガス気泡によるガス流れが停止し、大きな、有効でないガス気泡によるガス流れの制御されない方向に代わる。もしアルゴンが使用されると、比較的大きな費用が考慮されなければならない。この問題は、雰囲気への放出への塩素の有害な影響により塩素の場合に特に激しい。使用される精製ガスの種類をとわず、クラックが防止され、ガスもれが防止されることが重要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
望ましくは、方法は溶融金属にガスを注入するのに利用され得、溶融金属に数多くの非常に小さい気泡を分散する目的を達成し、同時に、ガスもれを生じるガス分散装置のクラックを避ける。
【００１０】
さらに安価で容易に製造され得、そして現存する装置よりも小さい寸法を有し得るような装置が望ましい。さらにこのようなガス注入装置はタンディッシュ、とりべ、溶融容器等の現存装置とともに、現存装置の変更なしに、もしくはわずかに変更して、使用するのが望ましい。
【００１１】
さらに、この装置を溶融金属容器の現存耐火ライニングに注入するために、このようなガス注入装置が熱膨張の不適合の不利な化学反応を防止するためにまわりの耐火材料と適合するのが望ましい。
【００１２】
さらに、装置が特定の顧客の装置に適合するように、製造時にわずかな調節のみで広範囲の泡立ち条件（気泡の大きさ、容積、圧力等）に適合されうる装置を与えるのが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、ｉ）溶融金属と接触する面を除いて、実質的に非多孔質体内に実質的に入れられている多孔質耐火体；ならびに
ii）ガス源から多孔質体にガスを輸送するガス輸送手段、を含む、溶融金属と接触する面により溶融金属にガスを注入するための固体多孔質耐火プラグもしくはレンガであり、非多孔質体は耐火材料から作製され、そして多孔質および非多孔質体は一緒にプレス加工されている、ことを特徴とするプラグもしくはレンガに関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の形態において、ガス注入のためのプラグもしくはレンガはプラグ、レンガ、ブロック、ダム、タイル、バー等でありうる。上述のように、本発明のプラグもしくはレンガは溶融金属もしくはその合金にガス（反応性もしくは不活性）を注入するのに用いられうる。プラグもしくはレンガは少なくとも溶融金属と接触する面を有し、それによりガスが注入される。プラグもしくはレンガは、もちろん溶融金属と接触する面を除いて非多孔質体により実質的に囲まれた（たとえば包まれ、もしくは埋設される）多孔質耐火体を含む。それは溶融金属容器のライニングの部分を含まれ、もしくは形成することができる。
【００１５】
多孔質体はいかなる多孔質耐火材料でも作製されうる。実施には、使用される材料の性質は、該材料が要求される気孔率を有するかぎり重要ではない。通常、２０％より高い見掛け気孔率を有する材料が多孔質であると考えられる。適切な材料は、一般に、アルミナ、アルミナスピネル、マグネシア、もしくはマグネシアスピネル、またはそれらの組合せを含む。
【００１６】
さらに、プラグもしくはレンガはガス源から多孔質体にガスを輸送するためのガス輸送手段を含む。通常、ガス輸送手段は非多孔質体の側壁を通って伸びる導管を含む。この導管はたとえば金属もしくは耐火材料から作製されうる。導管は従来の耐火シール材料（モルタルもしくあセメント）によりその位置に固定され得、または非多孔質体内にプレス加工されうる。
【００１７】
従来のガス輸送手段が使用されうる。しかし、接続の密着性は特に監視されるべきであり、たとえばＷＯ０１／８３１３８に開示されるような特定の配置が特に好ましい。
【００１８】
さらに、ガス輸送手段はプレナムチャンバを含み、それによりガスは溶融金属と接触する面と少なくとも実質的に同等である多孔質体の面と接触し、その結果、ガスは多孔質体に十分に均一に分散され、ついで、実質的に全溶融金属と接触する面を通して溶融金属に泡立たせる、のが有利である。
【００１９】
ガスを溶融金属に注入するプラグもしくはレンガの種類は、たとえばＵＳＰ５，０５４，７４９；５，４２３，５２１；もしくは５，２１９，５１４により知られている。しかし、それらは上述の要件は満足しない。
【００２０】
本発明のプラグもしくはレンガは、非多孔質体は耐火材料から作製され、そして多孔質および非多孔質体は一緒にプレス加工されたことを特徴とする。上述のすべての要件はこのようなプラグもしくはレンガで充足される。
【００２１】
さらに、非多孔質材料の性質は、それが耐火材料であり、要求される気孔率を有する限り、重要ではない。通常２０％より低い見掛け気孔率を有する材料は非多孔質であると考えられる。
【００２２】
非多孔質体および多孔質体は同様な熱膨張係数を有する耐火材料から構成されるのが好ましい。これは熱サイクルの際のクラック形成を防止するのに役立つ。
【００２３】
本発明の使用により、内部多孔質体の粒度測定および透過性が注意深く、そして一貫して調節され、小さな一様に分布されたガス気泡流が多孔質体の溶融金属と接触する面から流れるように一様で微細な細孔構造を与える。この透過性は配合粒度測定変化により容易に調節され得、本発明によるプラグもしくはレンガは特定の個々の顧客の要求に適合するように製造されうる。
【００２４】
さらに、この方法ルートは、高マグネシア含有耐火物がマグネシアスピネルのような配合に使用されうる点で有利である。このような配合は、通常塩基性（マグネシア）にもとづく製鋼プラントタンディッシュライニングの組成に、もっと適合する。したがって化学的および熱的特性は非常に類似する。有利には、多孔質および非多孔質耐性体は組成物の５０％より多い、好ましくは８０％より多い、そしてもっと好ましくは９０％より多い高マグネシア含量を有する。
【００２５】
したがって、異なる粒度測定を有するが類似する材料は、多孔質および非多孔質体に使用されうる。このように、異なる粒度を有する高マグネシア含量材料から、本発明によるプラグもしくはレンガを製造することが可能である。
【００２６】
２つの耐火材料を一緒にプレス加工することにより、非多孔質体の自然な低透過性は他のガスもれ制限法に助けを求めることなくガスもれを防止する。一緒にプレス加工するもう1つの利点は、比較的低い全寸法を有する、ガス注入用プラグもしくはレンが、要求される程度のガス気泡を達成して、使用されうることである。これは、容器中、特にライニングでの輸送および設置時に、これらのプラグもしくはレンガの取扱いを助ける。
【００２７】
一緒にプレス加工することは、長方形、正方形、円もしくは卵形の形状に限定されず、一緒にプレス加工するのに適した、いかなる耐火物断面を製造するのにも使用されうる。たとえば、リング状の、一緒にプレス加工された部材が観察され得、それはタンディッシュの出口ポートを囲むように配置され、それにより穏やかに発生する気泡の包囲流を形成し、熱い液体金属は連続したキャスティング型に入る前にそこを通過しなければならない。
【００２８】
もう１つの態様によれば、本発明はガスを溶融金属に注入するためのプラグもしくはレンガの製造方法に関する。本発明によれば、この方法は次の段階：
１）多孔質および非多孔質体を構成する適切な量の耐火材料を、これらの多孔質および非多孔質体の所望の範囲を考慮して型に導入すること；
２）両方の耐火材料を同時に一緒にプレス加工すること；
３）ガス輸送手段を供給すること；ならびに
４）一緒にプレス加工された材料を熱処理すること、の段階、
を含む。好ましくは、デリミタ−(delimiter)がたとえば薄い（しかし、剛性の）プラスチックもしくは金属箔で製造され、耐火材料の導入前に型内に配置される。このデリミタ−は上部および下部の面のない円筒形（円形もしくは卵型底部を有する）、もしくは平行六面体のような形状であり得る。ついで多孔質体を形成する耐火材料はデリミタ−により形成される中央部分に導入され、そして非多孔質体を形成する耐火材料はデリミタ−と型壁の間に導入される。そしてデリミタ−は注意深く除去され、そして非多孔質体を形成するもう1つの量の材料が型に導入され溶融金属に接触する面に対向する面を形成する。ガス輸送手段を供給する段階は、一緒にプレス加工する段階の前もしくは後、または前および後の両方で実施されうる。本発明の好適な態様において、プレナムチャンバは、多孔質体を形成する材料の底部と非多孔質体を形成する材料の隣接面の間の接合点で、一続きの消費しうる材料を型に導入することにより形成される。
【００２９】
あるいは、もしくは加えて、外部ガス源に多孔質体（プレナムチャンバを通すか否かにかかわらず）に接続するために材料を一緒にプレス加工する前もしくは後に非多孔質を通して、孔が開けられるか、導管が配置されうる。熱処理段階はプラグもしくはレンガの完全さおよびそのガス気密性を向上させるように多孔質および非多孔質体の間にセラミック結合を発現させるのに十分な温度で実施されうる。プレナムチャンバを発生させるために配置される消費しうる材料（もし使用されれば）は熱処理段階時に除去されるのが有利である。この消費しうる材料は使用温度で燃え（ボール紙、紙）、もしくは溶融される（ワックス、合金）。通常、熱処理段階は８００〜１８００℃の温度で、２〜１２時間、一緒にプレス加工された材料を焼成することにある。
【００３０】
本発明は添付の図面によりさらに詳しく説明されるが、それらは本発明を例示する目的で提供されるにすぎず、その範囲を限定するものではない。図１および２は本発明の態様の断面図を示す。
【００３１】
両方の図は、溶融金属と接触する面（１１）を通って溶融金属にガスを注入するためのプラグもしくはレンガ（１）を示し、溶融金属と接触する面（１１）を除いて実質的に非多孔質体（９）により実質的に囲まれる多孔質体（２）を含む。さらに、図１および２に示されるように、ガス輸送手段はプラグもしくはレンガの壁（６）を通って伸び、そしてプレナムチャンバ（３）に接続される金属もしくは耐火導管（４）からなる。導管（４）は、従来のシールセメントもしくはモルタル（５）によりその場所に固定されるのが通常である。
【００３２】
有利には、徐々にテーパを形成された部分（７）は図１に示されるプレス加工段階時に、溶融金属と接触する面に向って創出される。このテーパの効果はプレス型の垂直面で非多孔質媒体に変形する多孔質体によりプレス作用時に創り出される。さらに、このテーパ形状は主なスポーリング作用からかぎを形成することにより多孔質体（２）を保護する。
【００３３】
本発明の一例によれば、使用される材料は次のとおりである：
【００３４】
【表１】

【００３５】
型に導入された後に、材料は可能な最良の圧密化および一緒にプレス加工される材料の統合を確実にする速度で機械的にプレスされた。熱処理段階はプレス体内の熱的破壊/クラッキングを避ける速度で、一緒にプレス加工された材料をゆっくりと１６００℃まで加熱し、そのプラグもしくはレンガを４時間、この温度のままとし、そしてゆっくりと冷却させることにより実施された。
【００３６】
次の特性が測定された：
【００３７】
【表２】

【００３８】
使用において、プラグもしくはレンガは確実に、そして一定して微細な気泡を注入した。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のＩ態様の断面図である。
【図２】本発明のＩ態様の断面図である。【Technical field】
[0001]
The present invention relates to the manufacture of refractory plugs or bricks for injecting gas into molten metal and to the production of refractory plugs or bricks for injecting gas into molten metal.
[Background Art]
[0002]
Gases are often laundered for various purposes and injected into molten metal in containers such as crucibles or tundishes. For example, gases may be introduced into the bottom of the vessel to clean the relatively cool bottom area of solidified products, for example, removing those products from near the bottom discharge inlet where the vessel has an outlet. For example, in steelmaking, the use of slow injection of fine curtains of gas bubbles in a tundish aids contaminant removal; the contaminants are attracted to the fine gas bubbles and rise above the surface through the melt, There it is trapped in a conventional manner by the powder or flux of the tundish cover. In addition, gases may be introduced for cleaning or to thermally or homogenize the melt into the composition, or to help disperse the alloying additive throughout the melt.
[0003]
Usually, an inert gas is used, but a reactive gas can also be used, for example, a reducing or oxidizing gas when the molten composition or its components require modification. For example, a molten metal, such as molten aluminum or an aluminum alloy, may be injected with a gas, such as nitrogen, chlorine, freon, sulfur hexafluoride, argon, etc., to produce undesirable gases such as hydrogen gas, non-metallic contaminants and alkali metals. It is customary to remove components. The reactive gas added to the molten metal chemically reacts with the undesired components, converting them into a form such as a precipitate, dross, or an inert gas compound that can be easily separated from the remainder of the melt. Convert. Further, these gases (or others) can be used, for example, with steel, copper, iron, magnesium or alloys thereof.
[0004]
In order to carry out the gas injection operation efficiently, the gas is desirably introduced into the molten metal in the form of a very large number of very small bubbles, preferably from the bottom of the recipient. As the size of the gas bubbles decreases, the number of bubbles per unit volume increases. Increasing the number of bubbles per unit volume and their surface area increases the probability that the injected gas will be effectively used to perform the intended operation.
[0005]
Conventional gas injection proposals have usually included providing a solid porous plug or brick in the refractory lining of the vessel, on the floor, but also in the wall. In use, the plug or brick introduces a gas flow in the form of bubbles.
[0006]
For example, known methods for introducing gas into molten metal include lining a portion of a molten metal-containing container having a porous ceramic body, preferably a floor of the container. The gas is introduced into the porous body at a location remote from the surface of the ceramic body that contacts the metal. In the passage through the ceramic body, the gas travels through a number of small, meandering paths, and a number of bubbles are delivered to the molten metal.
[0007]
Usually, a metal casing, acting as a manifold for introducing gas into the ceramic body, supports the porous ceramic body. Usually, the casing is made from mild steel (for use with inert or slightly reactive gases such as argon or nitrogen) or Inconel (for use with highly reactive chlorine or freon). The assembled ceramic body / casing is surrounded and supported on all surfaces except the upper surface by a refractory material such as low cement castable alumina or brick. When castables are used, they can be cast in situ around the porous body or can be formed from precast components that are fixed in place during lining installation of the hot metal container. The lining material is “butt up” to the structure of the porous body.
[0008]
The problem with the construction described above is that it is difficult to maintain an effective gas seal between the casing and the ceramic body, and between the casing and the support castable / brick. One difficulty arises because the thermal expansion coefficients of the metal casing and the refractory material are quite different; in addition, the metal casing is partially exposed to the attack if chlorine is the working gas. If a crack develops (here, the term "crack" refers to a defect in the gas distribution device that causes undesirable gas leakage), the gas leaks through the crack and passes through the next brick and refractory support to the atmosphere. Often migrate to. Gas transfer through refractory materials of 50 cm or more is possible. This problem is undesirable because the effect of gas leakage on the flow of gas through the designed gas bubble surface can be significantly reduced and the effectiveness of the bubble block can be reduced. In some cases, gas flow due to fine gas bubbles is stopped, replacing the uncontrolled direction of gas flow due to large, ineffective gas bubbles. If argon is used, relatively high costs must be considered. This problem is particularly acute in the case of chlorine due to the deleterious effects of chlorine on atmospheric emissions. Regardless of the type of purified gas used, it is important that cracks be prevented and gas leakage be prevented.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0009]
Desirably, the method can be used to inject gas into the molten metal, accomplishing the purpose of dispersing a number of very small bubbles in the molten metal, while avoiding cracks in the gas dispersing device that cause gas leakage.
[0010]
Devices that are more inexpensive, can be easily manufactured, and have smaller dimensions than existing devices are desirable. Further, it is desirable to use such a gas injection device together with existing devices such as a tundish, a ladle, a melting vessel, etc., without changing or slightly changing the existing devices.
[0011]
Further, in order to inject the device into an existing refractory lining of a molten metal container, it is desirable that such a gas injector be compatible with the surrounding refractory material to prevent adverse chemical reactions of thermal expansion mismatch.
[0012]
Further, it is desirable to provide a device that can be adapted to a wide range of lathering conditions (bubble size, volume, pressure, etc.) with only minor adjustments during manufacture so that the device is tailored to a particular customer's device.
[Means for Solving the Problems]
[0013]
The present invention provides: i) a porous refractory body substantially encased in a substantially non-porous body except for the surface in contact with the molten metal;
ii) a solid porous refractory plug or brick for injecting gas into the molten metal by a surface in contact with the molten metal, the gas transporting means for transporting the gas from the gas source to the porous body; Is made from a refractory material, and the porous and non-porous bodies are pressed together, characterized by a plug or brick.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0014]
In embodiments of the present invention, the plug or brick for gas injection may be a plug, brick, block, dam, tile, bar, or the like. As mentioned above, the plugs or bricks of the present invention can be used to inject gas (reactive or inert) into molten metal or its alloys. The plug or brick has at least a surface in contact with the molten metal, whereby gas is injected. Plugs or bricks include a porous refractory material substantially surrounded (eg, wrapped or buried) by a non-porous material except at the surface in contact with the molten metal. It can include or form part of the lining of a molten metal container.
[0015]
The porous body can be made of any porous refractory material. In practice, the nature of the material used is not critical as long as the material has the required porosity. Generally, materials having an apparent porosity higher than 20% are considered porous. Suitable materials generally include alumina, alumina spinel, magnesia, or magnesia spinel, or a combination thereof.
[0016]
In addition, the plug or brick includes gas transport means for transporting gas from the gas source to the porous body. Typically, the gas transport means includes a conduit extending through the sidewall of the non-porous body. The conduit can be made, for example, from metal or a refractory material. The conduit may be secured in place by a conventional refractory sealing material (mortar or cement) or may be pressed into a non-porous body.
[0017]
Conventional gas transport means can be used. However, the adhesion of the connection should be particularly monitored, and particular arrangements such as those disclosed in WO 01/83138 are particularly preferred.
[0018]
Further, the gas transport means includes a plenum chamber, whereby the gas contacts a surface of the porous body that is at least substantially equivalent to a surface that contacts the molten metal, such that the gas is sufficiently homogeneous over the porous body. And then bubbling through the molten metal through substantially all surfaces in contact with the molten metal.
[0019]
Types of plugs or bricks for injecting gas into the molten metal are known, for example, from US Pat. Nos. 5,054,749; 5,423,521; or 5,219,514. However, they do not satisfy the above requirements.
[0020]
The plug or brick of the present invention is characterized in that the non-porous body is made from a refractory material, and the porous and non-porous bodies are pressed together. All the above requirements are satisfied with such plugs or bricks.
[0021]
Further, the nature of the non-porous material is not critical as long as it is a refractory material and has the required porosity. Materials having an apparent porosity typically less than 20% are considered non-porous.
[0022]
Preferably, the non-porous body and the porous body are made of a refractory material having a similar coefficient of thermal expansion. This helps prevent crack formation during thermal cycling.
[0023]
Through the use of the present invention, the particle size measurement and permeability of the inner porous body is carefully and consistently adjusted so that a small, uniformly distributed gas bubble stream flows from the surface of the porous body that comes into contact with the molten metal. To give a uniform and fine pore structure. This permeability can be easily adjusted by changing the formulation particle size, and the plugs or bricks according to the invention can be manufactured to meet the specific individual customer requirements.
[0024]
Further, this method route is advantageous in that high magnesia containing refractories can be used in formulations such as magnesia spinel. Such a formulation is more compatible with the composition of steelmaking plant tundish linings, usually based on magnesia. Therefore the chemical and thermal properties are very similar. Advantageously, the porous and non-porous resistant body has a high magnesia content of more than 50%, preferably more than 80%, and more preferably more than 90% of the composition.
[0025]
Therefore, similar materials with different particle size measurements can be used for porous and non-porous bodies. In this way, it is possible to produce plugs or bricks according to the invention from high magnesia content materials having different particle sizes.
[0026]
By pressing the two refractory materials together, the natural low permeability of the non-porous body prevents gas leakage without requiring the help of other gas leakage control methods. Another advantage of pressing together is that a gas injection plug or wren having relatively low overall dimensions can be used, achieving the required degree of gas bubbles. This aids in the handling of these plugs or bricks during transport and installation in the container, especially in the lining.
[0027]
Pressing together is not limited to rectangular, square, circular or oval shapes, but may be used to produce any refractory cross section suitable for pressing together. For example, a ring-shaped, pressed together member can be observed, which is arranged to surround the outlet port of the tundish, thereby forming a gently generated surrounding flow of air bubbles, where the hot liquid metal is continuous. You must pass through the cast before you enter.
[0028]
According to another aspect, the invention relates to a method for producing plugs or bricks for injecting gas into molten metal. According to the invention, the method comprises the following steps:
1) introducing an appropriate amount of refractory material constituting the porous and non-porous bodies into the mold, taking into account the desired range of these porous and non-porous bodies;
2) simultaneously pressing both refractory materials together;
3) providing gas transport means; and 4) heat treating the pressed material together.
including. Preferably, the delimiter is made of, for example, a thin (but rigid) plastic or metal foil and is placed in a mold before the introduction of the refractory material. The delimiter may be cylindrical (with a circular or oval bottom) without upper and lower faces, or shaped like a parallelepiped. The refractory material forming the porous body is then introduced into the central portion formed by the delimiter, and the refractory material forming the non-porous body is introduced between the delimiter and the mold wall. The delimiter is then carefully removed and another amount of material forming the non-porous body is introduced into the mold to form a surface opposite the surface that contacts the molten metal. The step of supplying the gas transport means can be performed before or after, or both before and after, the step of pressing together. In a preferred embodiment of the present invention, the plenum chamber forms a series of consumable materials at the junction between the bottom of the material forming the porous body and the adjacent surface of the material forming the non-porous body. It is formed by introducing.
[0029]
Alternatively or additionally, holes are drilled through the non-porous material before or after pressing the materials together to connect the porous body (whether or not through a plenum chamber) to an external gas source. , A conduit may be arranged. The heat treatment step may be performed at a temperature sufficient to develop a ceramic bond between the porous and non-porous bodies to improve the integrity of the plug or brick and its gas tightness. Consumable material (if used) arranged to create the plenum chamber is advantageously removed during the heat treatment step. This consumable material burns (cardboard, paper) or melts (wax, alloy) at the operating temperature. Usually, the heat treatment step consists in firing the pressed material together at a temperature of 800-1800 ° C. for 2-12 hours.
[0030]
The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, which are provided only for the purpose of illustrating the present invention and do not limit the scope thereof. 1 and 2 show cross-sectional views of an embodiment of the present invention.
[0031]
Both figures show a plug or brick (1) for injecting gas into the molten metal through the surface (11) in contact with the molten metal, substantially except for the surface (11) in contact with the molten metal. A porous body (2) substantially surrounded by a non-porous body (9). Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the gas transport means extends through a plug or brick wall (6) and consists of a metal or refractory conduit (4) connected to a plenum chamber (3). The conduit (4) is usually fixed in place by a conventional sealing cement or mortar (5).
[0032]
Advantageously, the gradually tapered part (7) is created during the pressing stage shown in FIG. 1 towards the surface in contact with the molten metal. This taper effect is created during the pressing operation by a porous body that transforms into a non-porous medium on the vertical surface of the press die. Furthermore, this tapered shape protects the porous body (2) by forming a key from the main spalling action.
[0033]
According to one example of the present invention, the materials used are:
[0034]
[Table 1]

[0035]
After being introduced into the mold, the material was mechanically pressed at a speed that ensures the best possible consolidation and integration of the materials pressed together. The heat treatment step is to slowly heat the pressed material together to 1600 ° C, at a rate that avoids thermal destruction / cracking within the press, leave the plug or brick at this temperature for 4 hours, and slowly cool It was carried out by letting.
[0036]
The following properties were measured:
[0037]
[Table 2]

[0038]
In use, the plug or brick reliably and constantly infused fine bubbles.
[Brief description of the drawings]
[0039]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment I of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an embodiment I of the present invention.

Claims

ｉ）溶融金属と接触する面（１１）を除いて、実質的に非多孔質体（９）内に実質的に入れられている多孔質耐火体（２）；ならびに
ii）ガス源から多孔質体（２）にガスを輸送するガス輸送手段（３，５）、を含む、溶融金属と接触する面（１１）により溶融金属にガスを注入するための固体多孔質耐火プラグもしくはレンガであり、非多孔質体（１１）は耐火材料から作製され、そして多孔質および非多孔質体（２，１１）は一緒にプレス加工されている、ことを特徴とするプラグもしくはレンガ。i) a porous refractory body (2) substantially encased within a substantially non-porous body (9), except for a surface (11) in contact with the molten metal;
ii) a solid porous material for injecting gas into the molten metal through a surface (11) in contact with the molten metal, including gas transport means (3, 5) for transporting the gas from the gas source to the porous body (2). A plug or brick, characterized in that the non-porous body (11) is made of a refractory material and the porous and non-porous bodies (2, 11) are pressed together. Brick.

ガス輸送手段（３，５）がプレナムチャンバ（３）を含むことを特徴とする請求項１記載のプラグもしくはレンガ。2. Plug or brick according to claim 1, wherein the gas transport means (3, 5) comprises a plenum chamber (3).

多孔質および非多孔質体が同様な熱膨張係数を有する耐火材料から構成されていることを特徴とする請求項１もしくは２記載のプラグもしくはレンガ。The plug or brick according to claim 1 or 2, wherein the porous and non-porous bodies are made of a refractory material having a similar coefficient of thermal expansion.

多孔質および非多孔質体が５０wt％より多い、好ましくは８０wt％より多い、マグネシア、マグネシアスピネル、アルミナもしくはアルミナスピネルから構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のプラグもしくはレンガ。4. The plug according to claim 1, wherein the porous and non-porous body is composed of magnesia, magnesia spinel, alumina or alumina spinel, more than 50% by weight, preferably more than 80% by weight. Or brick.

非多孔質が５０wt％より多い、好ましくは８０wt％より多い、マグネシア、マグネシアスピネル、アルミナもしくはアルミナスピネルを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のプラグもしくはレンガ。Plug or brick according to any of the preceding claims, characterized in that the non-porous material comprises magnesia, magnesia spinel, alumina or alumina spinel, more than 50 wt%, preferably more than 80 wt%.

多孔質体（２）が溶融金属と接触する面に向ってテ−パ部分（７）を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載のプラグもしくはレンガ。A plug or brick according to any of the preceding claims, characterized in that the porous body (2) has a tapered part (7) towards the surface in contact with the molten metal.

１）多孔質および非多孔質体を構成する適切な量の耐火材料を、これらの多孔質および非多孔質体の所望の範囲を考慮して型に導入すること；
２）両方の耐火材料を同時に一緒にプレス加工すること；
３）ガス輸送手段を供給すること；ならびに
４）一緒にプレス加工された材料を熱処理すること、の段階を含む、
溶融金属と接触する面により溶融金属にガスを注入するための固体耐火性多孔質プラグもしくはレンガの製造方法。1) introducing an appropriate amount of refractory material constituting the porous and non-porous bodies into the mold, taking into account the desired range of these porous and non-porous bodies;
2) simultaneously pressing both refractory materials together;
3) providing gas transport means; and 4) heat treating the pressed material together.
A method for producing a solid refractory porous plug or brick for injecting a gas into a molten metal through a surface in contact with the molten metal.

ガス輸送手段がプレナムチャンバを含む請求項７記載の方法。The method of claim 7, wherein the gas transport means comprises a plenum chamber.

段階（３）のガス輸送手段を供給することが、多孔質および非多孔質体の接触点で型に一続きの消費しうる材料を導入する段階を含むことを特徴とする請求項８記載の方法。9. The method of claim 8, wherein providing the gas transport means of step (3) comprises introducing a series of consumable materials into the mold at the point of contact of the porous and non-porous bodies. Method.

消費しうる材料がワックスを含むことを特徴とする請求項９記載の方法。The method of claim 9, wherein the consumable material comprises a wax.